一种氯代脂肪酸甲酯尾气无碱化处理系统
技术领域
本发明涉及氯代脂肪酸甲酯尾气处理领域，特别涉及一种氯代脂肪酸甲酯尾气无碱化处理系统。
背景技术
氯代脂肪酸甲酯是近年来才开发的一款新型绿色环保增塑剂，是由不饱和脂肪酸甲酯和氯气在一定条件下反应制得的。在生产过程中会产生大量尾气，尾气成分主要为大量反应生成的氯化氢、少量因反应不充分而没有参与反应的氯气及在高温剧烈反应过程中被气流带走的油气。一般的处理方式是先将尾气经过吸收塔将氯化氢转化为盐酸之后再经过碱池进行尾气吸收，最后排空。但这样的处理方式有以下缺点：(1)氯气利用率低，净化设备复杂；(2)制备的浓盐酸品质差，含有一定量的游离氯，颜色偏黄、有机杂质多；(3)尾气最终需要碱液吸收，形成的废水处理成本高，并且不符合环保要求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明公开了一种氯代脂肪酸甲酯尾气无碱化处理系统，包括尾气预处理系统、制酸系统和油酸分离系统；所述尾气预处理系统包括通过气相管道依次连接的至少两个反应吸收釜以及气液分离器一，所述气液分离器一通过液相管道依次连接有把关釜、纯化塔及两个所述反应吸收釜，所述把关釜还通过气相管道及液相管道连接有气液分离器二，所述把关釜还通过原料油入口连接有外部原料油源；所述制酸系统包括通过气相管道与所述气液分离器一连接的一级降膜吸收器、与所述气液分离器二通过气相管道依次连接的二级降膜吸收器、一级喷淋塔、二级喷淋塔，所述一级降膜吸收器与所述二级降膜吸收器的底端分别通过液相管道与浓盐酸循环罐的顶端连接，所述浓盐酸循环罐底端分别通过液相管道与所述一级降膜吸收器及所述二级降膜吸收器的上部连接，所述一级喷淋塔及所述二级喷淋塔的底端分别通过液相管道与稀盐酸循环罐的顶端连接，所述稀盐酸循环罐的底端分别通过液相管道与所述一级喷淋塔及所述二级喷淋塔连接；所述油酸分离系统包括除油塔以及所述纯化塔，所述除油塔的上端的除油塔入口通过液相管线与所述纯化塔连接，所述除油塔下端的除油塔出口通过出酸管路通入酸库做成品储存。
作为本发明技术方案的进一步优化，所述一级降膜吸收器与所述浓盐酸循环罐之间的液相管道分设有第一液相支管，所述第一液相支管的另一端与所述纯化塔连接；所述一级喷淋塔与所述稀盐酸循环罐之间的液相管道分设有第二液相支管，所述第二液相支管的另一端与所述浓盐酸循环罐连接。
作为本发明技术方案的进一步优化，所述二级喷淋塔的出气口通过气相管道连接有排气塔，所述排气塔高度≥25m。
作为本发明技术方案的进一步优化，所述反应吸收釜及所述把关釜内分别设置有气流分配器。
作为本发明技术方案的进一步优化，所述反应吸收釜及所述把关釜内分别填充有填料。
作为本发明技术方案的进一步优化，所述反应吸收釜的温度为70～110℃。
作为本发明技术方案的进一步优化，所述第一液相支管靠近所述纯化塔处设置有第一阀门，所述一级降膜吸收器与所述浓盐酸循环罐之间的液相管道靠近所述浓盐酸循环罐处设置有第二阀门，所述第二液相支管靠近所述浓盐酸循环罐处设置有第三阀门，所述一级喷淋塔与所述稀盐酸循环罐之间的液相管道靠近所述稀盐酸循环罐处设置有第四阀门。
作为本发明技术方案的进一步优化，所述稀盐酸循环罐还外接有补水管路，所述补水管路的另一端连接有外部水源。
作为本发明技术方案的进一步优化，所述浓盐酸循环罐底端的液相管道依次连接有第一动力装置及第一液路分配器，所述第一液路分配器通过两路液相管道分别与所述一级降膜吸收器及所述二级降膜吸收器连接；所述稀盐酸循环罐底部的液相管道依次连接有第二动力装置及第二液路分配器，所述第二液路分配器通过两路液相管道分别与所述一级喷淋塔及所述二级喷淋塔连接。
作为本发明技术方案的进一步优化，所述除油塔的上端的除油塔入口与所述纯化塔连接液相管线设置有第三液相支管，所述第三液相支管为倒U型管道。
本发明的有益效果是：
(1)无碱化吸收尾气：尾气经过一级降膜吸收器吸收后，由于大部分氯化氢气体转化成盐酸，使得剩余尾气氯气占比增高、整体气速降低。氯气占比增高可促进反应效率、整体气速降低可增加气体与原料油接触时间。又因为氯代脂肪酸甲酯制备与氯化石蜡制备不同，氯代脂肪酸甲酯的原料中含有大量不饱和双键，氯气通入后不是先溶解而是迅速发生加成反应，因此可保障余氯全部参加反应。总之，把关釜的设置大大提高了除氯效率，实现最终无碱化尾气处理。
(2)高品质浓盐酸制备：相较其他相关工艺——“一步净萃”，本系统设计中是把粗浓盐酸提纯时将除油塔与纯化塔分开，虽然增加了设备，但是效率提高了，分离效果更好了。其中纯化塔中粗浓盐酸可以跟原料油快速进行萃取和热交换，然后进入氯化反应釜，大大节约了能源。同时，纯化塔不但可以净化粗浓盐酸中有机油相杂质，还可以再进一步吸收粗浓盐酸中可能存在的游离氯，进一步起到了“把关作用”。另外，除油塔可以利用大容积、高罐身让油、酸有充分的时间和空间进行分离，通过这一设计最终得到的浓盐酸杂质少、品质高。
(3)节约能源：反应吸收釜、把关釜、纯化塔的作用不仅是利用原料油吸收余氯，也是让冷油与热气、热酸进行热交换再进入反应主釜，节约能源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一中的结构示意图。
图2为本发明实施例二中的结构示意图。
附图标记：
在图1和图2中，B1为反应吸收釜一，B2为反应吸收釜二，B3为把关釜，B4为反应吸收釜三，M1为气液分离器一，M2为气液分离器二，E1为一级降膜吸收器，E2为二级降膜吸收器，E3为一级喷淋塔，E4为二级喷淋塔，E5为排气塔，C1为浓盐酸循环罐，C2为稀盐酸循环罐，C3为除油塔，C4为纯化塔，A1、A2、A3、A4为气流分配器，L1为第一液相支管，L2为第二液相支管，L3为第三液相支管，V1为第一阀门，V2为第二阀门，V3为第三阀门，V4为第四阀门，T1为第一动力装置，T2为第二动力装置，D1为第一液路分配器，D2为第二液路分配器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中介媒体相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
实施例一：
如图1所示，本发明公开了本发明公开了一种氯代脂肪酸甲酯尾气无碱化处理系统，包括尾气预处理系统、制酸系统和油酸分离系统；尾气预处理系统包括通过气相管道依次连接的反应吸收釜一B1、反应吸收釜二B2以及气液分离器一M1，气液分离器一M1通过液相管道依次连接有把关釜B3、纯化塔C4、反应吸收釜二B2、反应吸收釜一B1，把关釜B3还通过气相管道及液相管道连接有气液分离器二M2，把关釜B3还通过原料油入口连接有外部原料油源；在尾气处理过程中，尾气首先经过尾气预处理系统，尾气首先进入连续串联的反应吸收釜B1、反应吸收釜二B2，尾气中的未经利用的原料氯气与从把关釜B3进入的原料油不饱和脂肪酸甲酯反应，生成氯代脂肪酸甲酯，生成的氯代脂肪酸甲酯最终由反应吸收釜一B1流出去生产装置进行进一步反应，未被吸收的尾气再经由反应吸收釜B2上端进入与之相连的气液分离器一M1，经气液分离后的气相进入后续制酸系统中的一级降膜吸收器E1，经气液分离后的液相来到把关釜B3，把关釜B3产生的脱氯尾气通过上端进入气液分离器二M2，二次分离后的气相进入与气液分离器二M2上端连接的二级降膜吸收器E2，二次分离后的液相再次进入把关釜B3，经过预处理步骤，尾气中的氯气基本被清除。
制酸系统包括通过气相管道与气液分离器一M1连接的一级降膜吸收器E1、与气液分离器二M2通过气相管道依次连接的二级降膜吸收器E2、一级喷淋塔E3、二级喷淋塔E4，一级降膜吸收器E1与二级降膜吸收器E2的底端分别通过液相管道与浓盐酸循环罐C1的顶端连接，浓盐酸循环罐C1底端分别通过液相管道与一级降膜吸收器E1及二级降膜吸收器E2的上部连接，一级喷淋塔E3及二级喷淋塔E4的底端分别通过液相管道与稀盐酸循环罐C2的顶端连接，稀盐酸循环罐C2的底端分别通过液相管道与一级喷淋塔E3及二级喷淋塔E4连接；二级喷淋塔E4的出气口通过气相管道连接有排气塔E5，排气塔E5高度≥25m。
其中，一级降膜吸收器E1与浓盐酸循环罐C1之间的液相管道分设有第一液相支管L1，第一液相支管L1的另一端与纯化塔C4连接；一级喷淋塔E3与稀盐酸循环罐C2之间的液相管道分设有第二液相支管L2，第二液相支管L2的另一端与浓盐酸循环罐C1连接，第一液相支管L1靠近纯化塔C4处设置有第一阀门V1，一级降膜吸收器E1与所浓盐酸循环罐C1之间的液相管道靠近浓盐酸循环罐处C1设置有第二阀门V2，第二液相支管L2靠近浓盐酸循环罐C1处设置有第三阀门V3，一级喷淋塔E3与稀盐酸循环罐C2之间的液相管道靠近稀盐酸循环罐C2处设置有第四阀门V4。
浓盐酸循环罐C1、稀盐酸循环罐C2上设有盐酸浓度传感器，盐酸浓度传感器与外部控制装置连接，外部控制装置又与阀门V1、V2、V3、V4连接，以达到根据盐酸浓度控制阀门启闭的目的，外部控制装置可以选用PLC控制器等。
尾气在反应吸收釜一B1、反应吸收釜二B2内进行氯气初步清除后，进入制酸系统，尾气中含有大量的HCl气体，从气液分离器一M1进入一级降膜吸收器E1，与其中的水分生成浓盐酸清除大部分HCl气体，此时尾气中氯气浓度增加，从一级降膜吸收器E1进入把关釜B3，在把关釜B3内更容易对氯气进行清理。尾气从把关釜B3出来后，进入气液分离器二M2进行进一步的分离，分离出的液相再次回到把关釜B3，分离出的气相进入二级降膜吸收器E2，一级降膜吸收器E1、二级降膜吸收器E2与浓盐酸循环罐C1之间形成内循环，对尾气中的HCl气体不断吸收，当浓盐酸高于设定浓度时，第一阀门V1打开，第二阀门V2关闭，使浓盐酸进入纯化塔C4进行除油、除游离氯纯化，当浓盐酸低于设定浓度时，第一阀门V1关闭，第二阀门V2打开，浓盐酸继续循环增浓。
尾气在清除氯气、大部分HCl气体后，从二级降膜吸收器E2依次进入一级喷淋塔E3、二级喷淋塔E4与其中的水分接触继续除去剩余的HCl气体，一级喷淋塔E3、二级喷淋塔E4与稀盐酸循环罐C2之间形成内循环，对进入的剩余的HCl气体不断吸收，当稀盐酸高于设定浓度时，第三阀门V3打开，第四阀门V4关闭，使稀盐酸进入浓盐酸循环罐C1，对浓盐酸循环罐进行补充，以便最终进入纯化塔C4进行除油、除游离氯纯化，当稀盐酸低于设定浓度时，第三阀门V3关闭，第四阀门V4打开，稀盐酸继续循环增浓。
油酸分离系统包括除油塔C3以及纯化塔C4，除油塔C3的上端的除油塔入口通过液相管线与所述纯化塔C4连接，制酸步骤完成后，在纯化塔C4内浓盐酸、来自把关釜B3的油相进一步萃取洗涤，去除浓盐酸中携带的少量氯气、油相，使浓盐酸进一步纯化，浓盐酸最后进入除油塔C3，对油相做最后的分离后进入酸库做成品储存。除油塔C3的上端的除油塔入口纯化塔C4连接液相管线设置有第三液相支管L3，第三液相支管L3为倒U型管道，该倒U型管道的设置利用酸油分层且酸重油轻的特点，盐酸由底部液相管路连续排出，积累的油分达到一定液位时自动回流后重复利用，最终可实现副产盐酸完全脱油化。
优选的，浓盐酸循环罐C1底端的液相管道依次连接有第一动力装置T1及第一液路分配器D1，第一液路分配器D1通过两路液相管道分别与一级降膜吸收器E1及二级降膜吸收器E2连接，使得一级降膜吸收器E1、二级降膜吸收器E2与浓盐酸循环罐C1之间形成内循环；稀盐酸循环罐C2底部的液相管道依次连接有第二动力T2装置及第二液路分配器D2，第二液路分配器D2通过两路液相管道分别与E3一级喷淋塔及二级喷淋塔E4连接，使得一级喷淋塔E3、二级喷淋塔E4与稀盐酸循环罐C2之间形成内循环。稀盐酸循环罐C1还外接有补水管路，补水管路的另一端连接有外部水源，可满足一级喷淋塔E3及二级喷淋塔E4用水。
其中，反应吸收釜一B1、反应吸收釜二B2及把关釜B3内分别设置有气流分配器A1/A2及A3或者分别填充有填料，可使各釜内气液充分接触，填料可为鲍尔环，搪瓷环，拉西环等搪瓷填料。
其中，反应吸收釜一B1及反应吸收釜二B2内的温度为70～110℃，在此温度范围内可使尾气中的未经利用的原料氯气与从把关釜B3进入的原料油不饱和脂肪酸甲酯反应充分。
反应吸收釜并不局限于反应吸收釜一B1、反应吸收釜二B2两个，根据工艺需要，可以设置多个。
实施例二：
当设置有三个反应吸收釜时，如图2所示，尾气预处理系统包括通过气相管道依次连接的反应吸收釜一B1、反应吸收釜二B2、反应吸收釜三B4以及气液分离器一M1，气液分离器一M1通过液相管道依次连接有把关釜B3、纯化塔C4、反应吸收釜三B4、反应吸收釜二B2、反应吸收釜一B1，把关釜B3还通过气相管道及液相管道连接有气液分离器二M2，把关釜B3还通过原料油入口连接有外部原料油源；在尾气处理过程中，尾气依次进入反应吸收釜一B1、反应吸收釜二B2、反应吸收釜三B4、一级降膜吸收器E1，最后进入把关釜B3，在四个釜内，尾气中的未经利用的原料氯气与从把关釜B3进入的原料油不饱和脂肪酸甲酯反应，生成氯代脂肪酸甲酯，生成的氯代脂肪酸甲酯最终由反应吸收釜一B1流出去生产装置进行进一步反应。在相同的工作条件下，尾气中的未经利用的原料氯气反应更加充分。其余部分以及工作原理与前述相同，此处不再赘述。
在实际生产中，可综合考虑设备成本及工艺要求确定所需反应吸收釜的个数。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础；当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
